Thiết kế phương án quan trắc và xử lý số liệu đo lún nhà cao tầng

Xử lý số liệu quan trắc là công việc quan trọng trong quan trắc lún, nó ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả quan trắc. Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay thì áp dụng phần mềm máy tính giúp cho việc xử lý số liệu quan trắc lún nhanh và chính xác hơn góp phần đánh giá chính xác hiện trạng của công trình đồng thời đưa ra được những phương án bảo vệ công trình một cách kịp thời, hiệu quả

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

LỜI NÓI ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay đất nước ta đang tiến lên trên con đường công nghiệp hoá hiện đại hoá.Trong xu thế phát triển chung của đất nước việc xây dựng cơ hạ tầng mang một ýnghĩa chiến lược Nhà cao tầng được xây dựng là hệ quả tất yếu của việc tăng dân số

đô thị, thiếu đất đai xây dựng và giá đất ngày càng cao ở các thành phố lớn Để đápứng nhu cầu về nhà ở cũng như văn phòng làm việc của các cơ quan trong điều kiệncác đô thị lớn ở Việt Nam ngày càng chật hẹp thì việc xây dựng các công trình nhà caotầng ngày càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết Trong xây dựng các công trình nhàcao tầng đòi hỏi có sự kết hợp của nhiều chuyên ngành khác nhau, trong đó trắc địađóng một vai trò quan trọng Công tác trắc địa trong xây dựng nhà cao tầng đòi hỏimức độ cẩn thận cũng như trình độ rất cao của các cán bộ thực hiện Công tác trắc địatrong quá trình xây dựng là một công việc không thể thiếu trong quá trình khảo sát,thiết kế, thi công cũng như vận hành công trình

Theo tài liệu khảo sát địa chất vùng châu thổ sông Hồng được hình thành từ đồngbằng tích tụ nên khả năng chịu tải của một số tầng địa chất kém như tầng Hải Dương,tầng Thái Bình, tầng Hà Nội, trong đó tầng Thái Bình có thể nói đây là vùng đất yếu,kém chịu nén Mặt khác do nhu cầu cuộc sống, việc khai thác nước ngầm ngày càngtăng làm cho diều kiện địa chất bị thay đổi Từ những nguyên nhân trên cùng vớinhững nguyên nhân khác như thiết kế móng công trình, chất lượng vật liệu công trình,điều kiệt khí hậu nhiệt đới gió mùa đã làm cho các công trình xây dựng bị biến dạng,dẫn đến kết cấu bị phá vỡ làm cho 1 số công trình không thể sử dụng được nữa

Chính vì thế để đảm bảo tính an toàn trong quá trình thi công và sử dụng củacông trình cũng như phòng tránh ảnh hưởng của việc thực thi dự án đến các công trìnhlân cận, việc tổ chức và tiến hành quan trắc lún trong và sau khi thi công dự án là rấtcần thiết Công tác quan trắc cũng là một trong những yêu cầu phải có theo quy địnhcủa nhà nước hiện nay Số liệu quan trăc giúp giúp cho ban quản lý công trình biếtđược tình trạng của công trình, dự báo trong tương lai và có biện pháp đối phó nếu nhưgiá trị độ lún lớn, tránh những hậu quả nghiêm trọng xảy ra khi công trình đang bị lúnnhiều hoặc lún không đều

Xử lý số liệu quan trắc là công việc quan trọng trong quan trắc lún, nó ảnh hưởngtrực tiếp đến kết quả quan trắc Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay thì

áp dụng phần mềm máy tính giúp cho việc xử lý số liệu quan trắc lún nhanh và chínhxác hơn góp phần đánh giá chính xác hiện trạng của công trình đồng thời đưa ra đượcnhững phương án bảo vệ công trình một cách kịp thời, hiệu quả

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, trong học phần đồ án tốt nghiệp, em đã lựa chọn

nghiên cứu đề tài: “Thiết kế phương án quan trắc và xử lý số liệu đo lún nhà cao tầng”.

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài

Đánh giá mức độ biến dạng thẳng đứng của công trình tổ hợp tòa nhà và cungcấp thông tin phục vụ cho việc xây dựng và bảo vệ công trình

3. Nhiệm vụ nghiên cứu

Thiết kế phương án quan trắc và xử lý số liệu đo lún nhà cao tầng

Phân tích, đánh giá và dự báo biến dạng lún công trình tổ hợp hợp tòa nhà 789Xuân Đỉnh – huyện Từ Liêm – TP Hà Nội

Đề xuất phương án giải pháp an toàn cho công trình trung cư 789 Xuân Đỉnhđược đi vào sử dụng

4 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: góp phần phát triển và hoàn thiện lý thuyết xử lý số liệu đo

lún công trình, phân tích đánh giá và mô hình hóa quá trình đo lún công trình

Ý nghĩa thực tiễn: các kết quả đo lún phục vụ công tác phân tích đánh giá và dự

- Cách tiếp cận thực tiễn: thông qua việc khảo sát thực tế và tìm hiểu các phương

pháp xử lý số liệu quan trắc lún công trình để từ đó lựa chọn phương pháp phù hợp vớiđiều kiện của công trình

b Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thiết kế thực nghiệm

6 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: các phương pháp bình sai và xử lý số liệu đo lún , phần

mềm bình sai đo lún

Phạm vi nghiên cứu: công trình tổ hợp tòa nhà chung cư 789 Xuân Đỉnh –

Binh đoàn 11 – Bộ quốc phòng.

7 Bố cục đề tài

Nội dung đề tài sẽ được trình bày trong 3 chương:

• Chương 1: Khái quát chung về quan trắc lún công trình.

• Chương 2: Thiết kế phương án quan trắc lún công trình và xử lý số liệu quan trắc.

• Chương 3: Thực nghiệm thiết kế và xử lý số liệu quan trắc lún tòa nhà chung cư 789 Xuân Đỉnh – Binh đoàn 11 – Bộ quốc phòng.

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH

1.1 Khái niệm về độ lún công trình

Sj=Hj – H0

(1.2) Trong đó:

• Sj là độ lún công trình ở thời điểm quan trắc thứ j

• Hj, H0, Hj-1 lần lượt là độ cao công trình ở các thời điểm tương ứng

Quan trắc lún công trình thực chất là xác định sự thay đổi độ cao của các điểm đặctrưng trên công trình Do vậy cần lập lưới khống chế độ cao và đo đạc ở nhiều điểm đểxác định độ cao các điểm đặc trưng đó

1.1.2 Nguyên nhân gây ra lún công trình

Có nhiều nguyên nhân gây ra lún công trình, có thể chia thành 2 nhóm nguyênnhân chính sau đây:

 Nhóm nguyên nhân thứ nhất: Liên quan đến các yếu tố tự nhiên, bao gồm:

- Khả năng lún trượt của các lớp đất đá dưới nền móng công trình và các hiệntượng địa chất công trình, địa chất thủy văn

- Sự co giãn của các lớp đất đá Sự thay đổi theo mùa của các chế độ thủy vănnhư nước mặt, nước ngầm

 Nhóm nguyên nhân thứ hai: liên quan đến quá trình xây dựng và vận hành công

trình bao gồm:

- Sự gia tăng tải trọng của công trình trong quá trình xây dựng.

- Sự thay đổi tính chất cơ lý của các lớp đất đá dưới lền móng công trình do khaithác nước ngầm

- Sự suy yếu của nền móng công trình do việc thi công các công trình ngầm dướimóng công trình

- Sự thay đổi áp lực nền móng công trình do các hoạt động xây trên nền móngcông trình

- Sự sai lệch trong khảo sát địa chất công trình và địa chất thủy văn

- Sự rung động của móng công trình do vận động máy móc hoặc hoạt động củacác phương tiện giao thông

1.1.3 Đặc tính các tham số chuyển dịch theo độ lún công trình

Độ lún tuyệt đối của 1 điểm là đoạn thẳng ( tính theo chiều thẳng đứng ) từ mặt phẳng ban đầu của nền móng đến mặt phẳng lún ở thời điểm quan trắc sau đó.

Các điểm ở vị trí khác nhau của công trình có độ lún bằng nhau thì quá trình lúnđược coi là lún đều Lún đều chỉ xảy ra khi áp lực của công trình và mức độ chịu néncủa đất đá ở các vị trí khác nhau của nền là như nhau

Độ lún không đều xảy ra do sự chênh lệch áp lực lên nền và mức độ chịu nén đất

đá không như nhau Lún không đều làm cho công trình bị nghiêng, cong, vặn, xoắn vàcác biến dạng khác Biến dạng lớn có thể dẫn đến các hiện tượng gãy, nứt ở nền móng

và tường của công trình

Sự dịch chuyển của công trình được thể hiện qua các tham số sau:

- Độ cong tương đối của công trình: ;

- Độ vặn xoắn tương đối của công trình được đặc trưng bằng góc: K;

- Chuyển dịch ngang của công trình: u;

1.1.4 Mục đích, nhiệm vụ, nguyên tắc chung quan trắc lún công trình

1.1.4.1 Mục đích

Quan trắc độ lún công trình nhằm mục đích xác định mức độ chuyển dịch biếndạng theo phương thẳng đứng trong thời gian xây dựng, đánh giá độ ổn định của nótheo thời gian, từ đó có biện pháp xử lý, đề phòng các tai biến có thể xảy ra trong quátrình xây dựng và xử dụng công trình

Việc đo độ lún, đo chuyển dịch nền nhà và công trình cần được tiến hành theomột chương trình cụ thể

+ Xác định các giá trị đo lún, chuyển dịch tương đối của nền nhà và công trình sovới các giá trị tính toán theo thiết kế của chúng

+ Tìm ra các nguyên nhân gây ra lún, chuyển dịch và mức độ nguy hiểm củachúng đối với quá trình làm việc bình thường của nhà và công trình ở trên cơ sở đưa racác giải pháp phù hợp nhằm phòng ngừa các sự cố có thể sảy ra

+ Xác định các thông số đặc trưng cần thiết về độ ổn định của nền móng công trình

+ làm chính xác các số liệu đặc trưng cho tính chất cơ lý của nền đất

+ Dùng làm số liệu kiểm tra phương pháp tính toán, xác định các giá trị đo lún,

độ chuyển dịch giới hạn cho phép đối với cá loại đất và các công trình khác nhau.Trong thời gian xây dựng công trình và quá trình sử dụng người ta tiến hành

công việc đo lún và đo chuyển dịch nền móng của công trình cho đến khi đạt được độ

ổn định về độ lún và độ ổn định lún và chuyển dịch Việc đo chuyển dịch trong thờigian sử dụng công trình còn được tiến hành khi phát hiện thấy công trình xuất hiệnnhững vết nứt lớn hoặc có sự chuyển đổi rõ rệt về điều kiện làm việc công trình Trongquá trình đo chuyển dịch công trình cần phải tiến hành xác định các đại lượng sau:+ Chuyển dịch thẳng đứng (độ lún, độ võng, độ trồi)

+ Chuyển dịch ngang

+ Độ nghiêng

+ Vết nứt

1.1.4.2 Nhiệm vụ

+ Quán triệt nhiệm vụ quan trắc

+ Xác định yêu cầu độ chính xác đối tượng nghiên cứu

+ Thiết kế phương án thành lập lưới khống chế quan trăc, sơ đồ bố trí vị trí cácmôc khống chế cơ sở và các mốc quan trắc, lập sơ đồ đo

+ Ước tính độ chính xác, sơ đồ lưới quan trắc

Lựa chọn các phương pháp phương tiện đo đạc và tiến hành đo đạc thực địa.+ Tính toán sử lý số liệu đo đạc, xác định các thông số chuyển dịch biến dạngđưa ra kết quả

1.1.4.3 Nguyên tắc chung thực hiện quan trắc lún và biến dạng công trình

Để quan trắc chuyển dịch lún của công trình đạt kết quả tốt chúng ta tiến hànhthực hiện theo 4 nguyên tắc sau:

+ Như chúng ta đã biết chuyển dịch lún công trình thường diễn ra theo thời gian

Do đó để phát hiện ra mức độ lún của công trình chúng ta phải tiến hành đo nhiều lần

ở nhiều thời điểm khác nhau, mỗi lần đo gọi là một chu kì

+ Trong từng chu kì quan trắc phải so sánh tương đối độ cao của các điểm quantrắc với một đối tượng nằm bên ngoài công trình được xem là ổn định và phát hiện ra

độ lún của công trình

+ Mức độ lún của công trình là rất nhỏ nên ta nên ta cần chọn máy và dụng cụ đolún có tính năng kĩ thuật phù hợp, đảm bảo độ chính xác Máy và dụng cụ đo cần đượckiểm tra và kiểm nghiệm chặt chẽ trước khi đo Để đảm bảo độ chính xác yêu cầutrong chu kì đo nên theo một sơ đồ đo, một dụng cụ đo, một người đo và cố gắng đotrong những điều kiện tương tự nhau

+ Lưới không chế dùng trong quan trắc lún công trình khác với lưới khống chế

sử dụng cho mục đích khác Vì vậy chúng ta cần có 1 phương pháp riêng để xử lý sốliệu một cách phù hợp với đặc điểm và bản chất của lưới đo biến dạng, đảm bảo chocác kết quả trong chu kì đo không bị ảnh hưởng bởi sai số số liệu gốc và được định vịtrong cùng một hệ thống tọa độ đã chọn từ chu kì đầu tiên

1.1.5 Phạm vi áp dụng đo lún công trình

Các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp thuộc đối tượng sau đây(được quy định trong TCXDVN 9364:2012) đều phải tiến hành đo và xác định độ lún:

- Các công trình cao tầng đặt trên móng cọc ma sát.

- Các công trình nhạy cảm với lún không đều

- Các công trình đặt trên nền đất yếu

- Các loại đối tượng công trình khác khi có yêu cầu đo và xác định độ lún

Đối với khu vực Nam Bộ, ơi chủ yếu có đặc trưng là nền đất yếu thì việc đo lúnđặc biệt quan trọng Việc quan trắc lún không chỉ giới hạn ở những công trình đangxây dựng mà còn phải quan trắc ở những công trình lân cận

1.1.6 Quy trình quan trăc lún công trình

Việc đo lún công trình được tiến hành theo các giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Lập chương trình đo: trong đó nêu mục đích, nhiệm vụ của công

tác đo lún (ghi rõ dự định phân bố các mốc chuẩn, mốc đo độ lún, chuẩn bị kế hoạch

đo đạc và lựa chọn phương pháp đo);

- Giai đoạn 2: Tổ chức đo: bao gồm việc xác định khối lượng công việc, lập kế

hoạch, chuẩn bị mốc, gắn các mốc đo lún lên công trình, kiểm nghiệm máy, mia và đongoài thực địa theo các chu kì;

- Giai đoạn 3: Xử lý số liệu đo đạc: bao gồm việc kiểm tra kết quả đo ngoài thực

địa, bình sai và tính toán giá trị độ lún, đánh giá độ chính xác của kết quả đo, lập hồ sơ

đo theo các chu kì, lập các đồ thị theo trục và bình đồ lún công trình;

- Giai đoạn 4: Viết báo cáo tổng hợp và phân tích kết quả đo;

- Giai đoạn 5: Tổ chức nghiệm thu.

1.2 Các phương pháp quan trắc lún công trình

Khi đo lún công trình có thể, sử dụng một trong các phương pháp sau:

- Phương pháp đo cao hình học;

- Phương pháp đo cao lượng giác;

2.2.1Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao hình học

2.2.1.1 Nguyên tắc chung

Đo cao hình học dựa trên nguyên lý tia ngắm nằm ngang của máy thủy chuẩn Đểđạt độ chính xác cao trong quan trắc lún công trình, chiều dài tia ngắm từ điểm đặtmáy đến mia được giới hạn đáng kể (không vượt quá 25 - 30m), do đó được gọi làphương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn

- Có 2 cách để xác định chênh cao giữ 2 điểm là phương pháp đo cao từ giữa

và phương pháp đo cao phía trước

- Phương pháp đo cao từ giữa: Đặt máy thủy chuẩn ở giữa 2 điểm AB , tại 2 điểm A và B đặt 2 mia (hình 1.1) được xác định theo công thức:

HÁB =a-b (1.3)

- Thiết bị dung trong đo lún là các loại máy thủy chuẩn chính xác như: H-05,

Ni002, H1, H2 Ni004, Ni007 và các loại máy khác có độ chính xác tương đương Tùythuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết kế đối với từng công trình cụ thể để chọnmáy thích hợp

Bảng 1.1 Một số loại thủy chuẩn quang cơ thường sử dụng trong quan trắc lún

sản xuất

Độ phóng đạiống kính ()

Giá trị khoảng chiacủa bộ đo cực nhỏ(mm)

Khoảng cách đongắn nhất (m)

Bảng 1.2 Máy thủy chuẩn kỹ thuật số thường dùng trong quan trắc lún [6]

Tên máy Hãng Độ phóng đại Độ chính xác đo Cự ly đo Độ nhạy bộ

Hình 1.5 Máy thủy bình Koni-007

a DL -101C b.DL -102C

Hình 1.6 Máy thủy chuẩn kỹ thuật số

- Mia được sử dụng trong đo lún là mia invar thường hoặc mia invar chuyêndùng có kích thước ngắn (Chiều dài mia từ 1,5m đến 2m), nếu là thủy chuẩn số thìdùng mia invar với mã vạch Người ta còn dùng các dụng cụ hỗ trợ khác như nhiệt kế,cóc, mia, ô che nắng Trước và sau mỗi chu kì đo, áy và mia phải được kiểm nghiệmlại theo đúng quy định trong quy phạm đo cao

Hình 1.7 Mia invar

1.2.1.3 Các chỉ tiêu kĩ thuật chủ yếu

- Khi quan trắc lún bằng phương pháp đo cao thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn

cần phải tuân thủ theo các chỉ tiêu kĩ thuật sau:

Bảng 1.3 Chỉ tiêu các bậc lưới [6]

ST

T

2 Chiều cao tia ngắm (m) 0.8 ≤ h ≤ 2.5 0.5 ≤ h ≤ 2.5 0.3 ≤ h ≤ 2.53

1.0m4.0m

2.0m5.0m

4 Chênh lệch chênh cao trêntrạm (mm) 0.5m 0.5m 1.0m

5

Chênh lệch chênh cao

giữa hai tuyến đo đi và đo

về

) ( 3

≤ ≤ 0 5 n(mm) ≤ 1 0 n(mm)

6 Sai số khép tuyến giới hạnfh/gh (n - số trạm đo) ≤0.3 n(mm) ≤ 1 0 n(mm) ≤ 2 0 n(mm)

1.2.1.4 Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến kết quả đo

+ Sai số do máy và mia

+ Sai số do trục ống ngắm và trục ống thủy dài khi chiếu lên mặt phẳng đườngkhông song song với nhau (gọi là sai số góc i)

+ Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chính xác trên trục quang học (sai số điều quang)

+ Để giảm ảnh hưởng của sai số này ta dùng phương pháp đo cao hình học từgiữa, tức là đặt máy thủy chuẩn ở giữa hai mia sao cho chệnh lệch khảng cách từ máyđến mia trước và mia sau nằm trong giới hạn cho phép

+ Sai số do điều kiện ngoại cảnh

+ Do ảnh hưởng độ cong của trái đất: Để làm giảm ảnh hưởng của sai số nàychọn thời điểm đo thích hợp và bố trí trạm đo sao cho tia ngắm không đi qua khôngkhí ở sát mặt đất.

+ Sai số do người đọc

+ Nhóm sai số liên quan đến người đo gồm có: Sai số làm trùng bọt thủy và sai

số đọc số trên bộ đo cực nhỏ, các sai số này được giảm đáng kể khi sử dụng máy có bộ

tự cân bằng và máy thủy chuẩn điện tử

3.2.1 Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao lượng giác

1.2.2.1 Nguyên lý đo cao lượng giác

Trong các điều kiện không thuận lợi hoặc kém hiệu quả đối với đo cao hình học

và yêu cầu độ chính xác đo lún không cao thì có thể áp dụng phương pháp đo caolượng giác tia ngắm ngắn (chiều dài tia ngắm không qua 100m) Hiện nay để đo caolượng giác thường dùng các loại máy toàn đạc điện tử chính xác cao như TC-2002,TC-2003…

Để xác định chênh cao giữa các điểm, đặt máy kinh vĩ (A) và ngắm điểm (B) cầnphải đo các đại lượng là khoảng cách ngang D, góc thiên đỉnh Z (hoặc góc đứng V),chiều cao máy (i)và chiều cao tiêu (1) ở hình 1.8

hAB = D ctgV + I – 1 + f (1.5)Trong đó: f là số hiệu chỉnh độ cao do chiết quang đứng của trái đất theo côngthức gần đúng:

2

D R 2

k 1

(1.6)Trong công thức (1.6) R là bán kính trung bình của trái đất (R = 6372 Km), K là

hệ số chiết quang đứng (K = 0.12 ÷ 0.16)

1.2.2.2 Các nguồn sai số

Một trong những nguồn sai số ảnh hưởng đến kết quả đo cao lượng giác là sai sốchiết quang đứng Để hạn chế ảnh hưởng của nguồn sai số này đến kết quả đo cầnchọn thời gian đo thích hợp hoặc đo 2, 3 lần ở nững thời điểm khác nhau trong ngày vàlấy trị trung bình hoặc tính số hiệu chỉnh cho chiết quang đứng cho kết quả đo.

Trong đo độ lún công trình thì phương pháp đo cao lượng giác không đảm bảo độchính xác, còn phương pháp đo cao thủy tĩnh quá phức tạp nên người ta sử dụng phổbiến phương pháp đo cao hình học vì phương pháp này cho độ chính xác cao, đođạc thuận hơn

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN QUAN TRẮC VÀ

XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN2.1 Thiết kế lưới quan trắc lún công trình

Để đảm bảo tính chặt chẽ và độ chính xác cần thiết cho việc xác định độ cao cần thành lập 1 mạng lưới liên kết các mốc trong một hệ thống nhất Như vậy mạng lưới

độ cao quan trắc lún công trình có cấu trúc là một hệ với ít nhất gồm hai bậc lưới

2.1.1 Xác định số lượng bậc khống chế

2.1.1.2 Bậc lưới cơ sở

Bao gồm các điểm độ cao cơ sở đặt ngoài công trình có tác dụng là cơ sở độ caohoặc đo nối độ cao đến các điểm quan trắc gắn trên thân công trình trong suốt thờigian theo dõi độ lún công trình và có các yêu cầu sau đây:

+ Số lượng các điểm gốc lớn hơn hoặc bằng 3 (vì 3 điểm trở nên mói tạo đượcmột vòng khép kín, lúc đó mới có điều kiện để phân tích, đánh giá độ ổn định của cácđiểm khống chế cơ sở)

+ Giữ được độ ổn định trong suốt quá trình đo lún công trình

+ Cho phép kiểm tra một cách tin cậy độ ổn định của các mốc khác

+ Cho phép dẫn độ cao đến các mốc đo lún một cách thuận lợi

2.1.1.3 Bậc lưới quan trắc

Bậc lưới này được thành lập bằng cách đo nối các liên kết các điểm kiểm tra gắntrên nền hoặc tường công trình, cùng chuyển dịch với công trình Các điểm kiểm tranày gắn liền với công trình ở những nơi dự kiến là chuyển dịch lớn nhất, do đó thườngcác điểm này được gắn tại những nơi chịu lực chính của công trình và thuận tiện choquá trình quan trắc Toàn bộ bậc lưới quan trắc được đo nối với lưới quan chắc đồ hình

và có điều kiện kiểm tra sai số khép tuyến trong quá trình đo đạc ở thực địa

Hai hệ thống lưới này tạo nên một hệ thống lưới độc lập và trong từng chu kìquan trắc, chúng được định vị trong cùng một hệ thống tọa độ thống nhất với chu kìquan trắc đầu tiên

Mức chuyển dịch của công trình là rất nhỏ nên yêu cầu độ chính xác trongchuyển dịch thẳng đứng là rất cao, đảm bảo độ ổn định lâu dài Tuy nhiên, do tự nhiên

và con người tác động mà các mốc khống chế cơ sở không hoàn toàn ổn định Chính vìvậy, để đảm bảo khách quan của những chuyển dịch của công trình thì trong mỗi chu

kì quan trắc phải phân tích, đánh giá mức ổn định của các mốc khống chế cơ sở

2.1.2 Ước tính độ chính xác của mỗi bậc lưới

Độ chính xác của mỗi bậc lưới được xuất phát từ yêu cầu độ chính xác quan trắc lún.Yêu cầu này phụ thuộc vào yếu tố, tính chất cơ lý đất đá dưới nền móng công trình vàđiểm kết cấu vận hành công trình Trong quan trắc chuyển dịch thẳng đứng

công trình, yêu cầu về độ chính xác quan trắc thường được quy định như bảng dưới đây:

Bảng 2.1 Độ chính xác yêu cầu trong quan trắc lún công trình [6]

1 Công trình xây dựng trên nền đất cứng ±1.0

2 Công trình xấy dựng trên nền đất, cát,

2 hj

2

(2.1)Nếu như trong các chu kì việc đo đạc được thực hiện cùng độ chính xác thì:

+

=+ (2.4)

m h2 = 2(1 K )

m.K2

m

(2.6)Với lưới quan trắc:

µ2 = 2

2

yn

h Q m

(2.7)

Qyn1, Qyn2 là trọng số ảo độ cao điểm yếu của từng bậc lưới được xác định bằngphương pháp chặt chẽ gián tiếp.

2.1.3 Thiết kế lưới khống chế cơ sở

2.1.3.1 Kết cấu mốc cơ sở

- Mốc cơ sở là mốc khống chế độ cao là cơ sở để xác định độ lún công trình.Mốc cơ sở phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:

+ Giữ được độ ổn định cao trong suốt quá trình đo độ lún công trình

+ Cho phép kiểm tra một cách tin cậy độ ổn định các mốc khác

+ cho phép dẫn độ cao đến các mốc đo lún một cách thuận lợi

Mốc cơ sở được sử dụng để xác định hệ độ cao cơ sở trong suốt quá trình quantrắc, do đó yêu cầu cơ bản đối với mốc cơ sở là phải có sự ổn định, không bị trồi lúnhoặc chuyển dịch Vì vậy, mốc khống chế phải có kết cấu thích hợp, đặt ngoài phạm viảnh hưởng của độ lún công trình hoặc đặt ở tầng đất cứng Tùy thuộc vào yêu cầu độchính xác đo lún và điều kiện địa chất xung quanh khu vực đối tượng quan trắc, mốc

cơ sở dung trong đo lún có thể thiết kế một trong ba loại mốc: mốc chôn sâu, mốcchôn nông, mốc gắn tường hoặc mốc gắn nền Xây dựng hệ thống mốc cơ sở có đủ độ

ổn định cần thiệt trong quan trắc độ lún là công việc phức tạp có ý nghĩa quyết địnhchất lượng và độ tin cậy của kết quả cuối cùng

2.1.3.2 Mốc chôn sâu

Mốc chôn sâu có thể đặt gần đối tượng quan trắc, nhưng đáy mốc phải đạt độ sâu

ở dưới giới hạn lún của lớp đất nềm công trình, tốt nhất là đến tầng đá gốc, tuy vậytrong nhiều trường hợp thực tế có thể đặt mốc đến tầng đất cứng là đạt yêu cầu Điềukiện bắt buộc đối với mốc chôn sâu là phải cố độ ổn định trong suốt quá trình quantrắc Để đảm bảo yêu cầu trên cần có biện pháp tinh số hiệu chỉnh giãn nở lõi mốc dothay đổi nhiệt độ, nếu lõi mốc được căng bằng lực kéo thì phải tính cả số hiệu chỉnh do

Hình 2.1 Kết cấu mốc chôn sâu lõi đơn

Do có sự giãn nở chiều dài lõi theo nhiệt độ nên trong mỗi chu kì quan trắc cầntính số hiệu chỉnh vào mốc theo công thức:

∆L = L (t - t0) (2.8)Trong đó:

α là hệ số dãn nở do nhiệt của lõi mốc

L là chiều dài lõi mốc

t, t0 là nhiệt độ trung bình trong thân mốc ở thời điểm đo và nhiệt độ ở chu

kì đầu tiên

Nguồn sai số chủ yếu do ảnh hưởng đến độ chính xác số hiệu chỉnh chiều dài củamốc (lõi kim loại) là sai số do nhiệt độ Để hiệu chỉnh độ cao của mốc do ảnh hưởngcủa nhiệt độ cần phải dùng nhiệt kế đặc biệt để đo nhiệt độ ở nhiều vị trí khác nhautrong lỗ khoan và tính nhiệt độ trung bình của thân mốc

Nhược điểm chủ yếu của mốc chôn sâu lõi thép có kết cấu gần giống mốc lõiđơn, điểm khác biệt duy nhất là mốc chôn sâu có 2 lõi, một lõi chính và một lõi phụvới hệ số giãn nở nhiệt nhiệt khác nhau là αc và αp Kết cấu mốc 2 lõi cho phép xácđịnh số hiệu chỉnh vào chiều dài mốc mà không phải cần đo nhiệt độ trong thân mốc

Cơ chế hoạt động của mốc chôn sâu lõi thép như sau:

Hình 2.2 Kết cấu mốc chôn sâu lõi kép

Có thể gia công sao cho chiều dài của lõi thép và phụ bằng nhau (Lc = Lp = L), khi đó nhiệt độ giãn nở giữu 2 lõi thép chính và lõi phụ ∆ được xác định trực tiếp tại thời điểm quan trắc, bằng cách đo chênh cao giữa hai đầu mốc của lõi thép

Mốc chôn sâu có độ ổn định cao, có thể đặt ở gần công trình, tuy nhiên thi côngloại mốc này tương đối phức tạp và đòi hỏi nhiều chi phí

2.1.3.3 Mốc chôn sâu và mốc gắn tường

Trong trường hợp đo lún với độ chính xác tương đương với đo cao hạng II, III cóthể sử dụng loại mốc chôn nông hoặc mốc gắn tường, gắn nền làm cơ sở

Các mốc chôn nông được đặt ở ngoài phạm vi lún của đối tượng quan trắc (cách

ít nhất 1,5 lần chiều cao công trình), mốc gắn tường được đặt ở chân cột hoặc chântường, mốc gắn liền được đặt ở nền những công trình đã ổn định, không bị lún Trongkhả năng cho phép cố gắng bố trí mốc cơ sở cách mốc đối tượng quan trắc không quá

xa để hạn chế ảnh hưởng sai số chuyền độ cao đến các mốc lún gắn trween công trình

Do khả năng ổn định của mốc chôn nông là không cao nên loại này thường đượcđăth thành từng cụm, mỗi cụm có không dưới ba mốc Trong từng chu kì quan trắcthực hiện đo kiểm tra giữa các mốc trong cụm và giữu các cụm mốc nhằm mục đích đểphân tích, xác định các mốc ổn định nhất làm cơ sở độ cao cho công trình

Trong đó:

1- Đầu mốc2-Lõi mốc 3-Ống bảo vệ4-Bê tong5-Đế mốc6-Nắp bảo vệ đầu mốc7-Hố bảo vệ đầu mốc8-Lớp bê tông ló

Hình 2.3 Mốc chôn nông dạng ống

Để có điều kiện kiểm tra và nâng cao độ tin cậy của lưới khống chế thì đối với mỗi công trình quan trắc cần xây dựng không dưới ba mốc không chế độ cao cơ sở Hệ thống mốc cơ sở có thể được phân bố thành từng cụm, cácmốc trong cụm cách nhau khoảng 15 ÷ 50m để cóthể đo nối được từ một trạm

Hình 2.5 Sơ đồ không chế dạng điểm đơn

Ví dụ: Sơ đồ bố trí lưới cơ sở tại một số công trình lớn:

Hình 2.7 Sơ đồ lưới cơ sở quan trắc lún công trình tòa nhà chung cư

789 Hoàng Quốc Việt

2.1.3.5 Tiêu chuẩn độ ổn định lưới cơ sở

Các mốc khống chế cơ sở mặc dù đã cố gắng tạo ra độ ổn định nhưng trong suốtquá trình quan trắc rất nhiều nguyên nhân làm cho mốc cơ sở không ổn định vì vậy cầnphải xây dựng một tiêu chuẩn bằng số để đánh giá mức ổn định của các điểm cơ sở.Gọi ms là sai số thành phần xác định độ lún công trình

ms, msn là thành phần ảnh hưởng của mỗi bậc lưới đến độ chính xác lún

Ta có: ms2 = mS12 + mS22 (2.9)Mức ảnh hưởng của các bậc lưới đến độ chính xác, xác định lún không như nhaukhác nhau một hệ số K có nghĩa là: mS2 = k.mS1

Như vậy ta có: mS1 = 1 K2

mS

+ (2.10) Nếu các mốc cơ sở nào đó có sự thay đổi độ cao giữa hai chu kì vượt quá giá trịgiới hạn xác định chúng được xem là không ổn định nghĩa là |∆HJ| > t mS1, t là giá trịchuyển đổi từ giá trị sai số trung phương sang giá trị giới hạn  không ổn định

|∆HJ| < t mS1 → ổn địnhGọi ∆HJ là sự thay đổi độ cao của các mốc cơ sở thứ J giữa hai lần quan trắc

2.1.4 Thiết kế lưới quan trắc lún công trình nhà cao tầng

Lưới quan trắc là hệ thống mạng lưới độ cao liên kết giữa các điểm lún gần trêncông trình và đo nối với hệ thống điểm mốc lưới khống chế cơ sở Các tuyến đo cầnđược lựa chọn cẩn thận, đảm bảo sự thông hướng tốt, tạo nhiều vòng khép, các tuyến

đo nối với lưới khống chế được bố trí đều quanh công trình

2.1.4.1 Kết cấu mốc

Mốc đo lún là mốc được gắn trực tiếp vào các vị trí đặc trưng của các kết cấuchịu lực trên nền móng và thân công trình (thân móng, cột, hai bên khe lún) để thamgia chuyển dịch cùng với công trình, dùng để quan sát độ trồi lún của công trình

Mốc lún thường có hai loại là mốc gắn tường và mốc gắn nền

Kết cấu đơn giản của mốc lún dạng gắn tường là một đoạn thép dài khoảng15÷16cm tùy thuộc vào chiều dày của tường (hoặc cột) mà mốc được gắn trên đó Đểtăng tính thẩm mĩ loại mốc này được gia công từ đoạn thép tròn, phần nhô ra được giacông chỏm cầu để tiện đặt mia khi thực hiện quan trắc

(b)(a)

Hình 2.8 Mốc gắn tường Mốc gắn tường loại chìm được kết cấu gồm hai phần: một ống trụ rỗng chôn cốđịnh chìm trong tường và bộ phận đầu đo rời có thể tháo lắp được (Hình 2.8)

Các mốc lún được đặt ở nền móng công trình gồm hai phần chính: Một thanhkim loại dài khoảng 60 ÷ 100mm, phía trên có chỏm cầu bằng kim loại không gỉ,

đường kính 20 ÷ 30mm Mốc có thể được đặt trong ống bảo vệ ( = 100mm), trên cónắp đậy (Hình 2.8 b)

2.1.4.2 Phân bố mốc quan trắc và hình thức lưới

Số lượng và phân bố mốc được thiết kế phù hợp với từng công trình và phải đủ

để xác định được các tham số đặc trưng cho quá trình lún của công trình

- Đối với nhà gạch móng băng, mốc được bố trí dọc theo tường và chỗ giao nhau của các tường Khoảng cách giữa các mốc từ 10÷15m

- Đối với nhà móng băng, mốc được gắn trên các cột chịu lực cách cốt nền0,2÷0,5m Trên mỗi hướng trục dọc và ngang cần có từ 3 mốc trở nên,

- Đối với nhà lắp ghép liền khối, móng rời, các mốc được bố trí dọc theo chu vi

và theo các trục, mật độ từ 6÷8m một mốc

- Đối với công trình cao, móng băng liền khối, các mốc được bố trí dọc theo chu

vi và theo các trục đảm bảo mật độ 1 mốc/100m2 diện tích bằng

- Đối với công trình xây dựng trên móng cọc, mốc được bố trí theo các trục,khoảng cách giữa các mốc không qua 15m

- Đối với các công trình dạng tháp (ống khói, cột thép) cần bố trí ít nhất 4 mốctrên 2 hướng trục của móng tháp

- Đối với công trình nhà cao tầng, các mốc lún được đặt ở những cột chịu lực củacông trình, các cầu thang máy và phân bố khắp mặt bằng công trình Mốc được đặt ở

vị trí tiếp giáp của các khối kết cấu, bên cạnh khe lún, tại những nơi có áp lực độnglớn, những khu vực có điều kiện địa chất công trình kém ổn định Các mốc lún nên bốtrí ở gần cùng độ cao để thuận lợi cho việc đo đạc và hạn chế ảnh hưởng của cácnguồn sai số trong quá trình đo đạc, thi công lưới Trên một trục thường bố trí ít nhất là

3 mốc

2.1.4.3 Đặc điểm thiết kế tuyến đo\

Tuyến đo thường được chọn cố định trong tất cả các chu kì đo để làm giảm ảnhhưởng của sai số hệ thống và đồng thời tiết kiệm chi phí Khi thiết kế các tuyến đo cầntránh những nơi có ảnh hưởng rung, nhiệt tác động vào mốc

Sơ đồ phân bố mốc lún được thiết kế cho nhiều công trình cụ thể, mật độ điểmmốc phải đủ để xác định được các tham số đặc trưng cho quá trình lún của công trình

2.1.5 Thiết kế chu kì đo

Quan trắc lún được tiến hành nhiều lần, mỗi lần quan trắc được gọi là một chu kì.Thời gian tiến hành các chu kì được xác định trong khi thiết kế kĩ thuật quan trắc lún.Chu kì quan trắc phải tính toán sao cho kết quả quan trắc phản ánh được thực chất quátrình lún của công trình Nếu chu kì quan trắc thưa thì sẽ không phản ánh đúng quyluật chuyển dịch, ngược lại nếu chu kì quan trắc quá dày sẽ dẫn tới lãng phí nhân lực,tài chính và các chi phí khác

Có thế phân ra các chu kì quan trắc trong ba giai đoạn:

- Giai đoạn thi công:

Chu kì quan trắc đầu tiên được tiến hành lúc thi công móng công trình Các chu

kì tiếp theo được ấn định tùy thuộc tiến độ xây dựng và mức tải trọng công trình, nếu

dự đinh thực hiện 4 chu kì trong giai đoạn thi công thì thời điểm quan trắc sẽ chọn vàolúc công trình xây dựng đạt 25%, 50%, 75%, 100% tải trọng của bản thân công trình Đốivới các công trình quan trọng có điều kiện địa chất đặc biệt, có thế tăng thêm chu kì

- Giai đoạn đầu vận hành công trình:

Chu kì quan trắc ấn định phụ thuộc vào tốc độ chuyển dịch và đặc điểm vận hànhcông trình Thời gian đo giữa hai chu kì trong giai đoạn này có thể chọn từ 6÷12 tháng

- Giai đoạn công trình đi vào ổn định:

Thời gian giữa hai chu kì kế tiếp có thể chọn là 6 tháng đến 1 năm hoặc 2 năm.Trong một số trường hợp đặc biệt, khi xuất hiện các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổnđịnh công trình, cần thực hiện chu kì quan trăc đột xuất Riêng đối với công trình chịu

áp lực biến đổi theo chu kì (như các công trình chịu áp lực từ nhà máy thủy điện, đậpnước của hồ chứa) công tác quan trắc biến dạng được thực hiện thường xuyên trongsuốt quá trình vận hành và khai thác công trình

2.1.6 Thiết lập quy trình đo lún

Việc đo lún được thực hiện qua hai bước:

• Bước 1: Đo lưới cơ sở quan trắc lún

Lưới cơ sở là lưới được dẫn từ độ cao quốc gia hoặc giả định độ cao của mộtmốc chuẩn và đo nối các điểm chuẩn với nhau Mục đích của việc đo lưới cơ sở làkiểm tra độ ổn định của mốc chuẩn Việc đo lưới cơ sở độ cao được tiến hành theophương pháp đo cao hình học cấp I Khi đo phải tạo thành các vòng khép kín Sai sốkhép vòng đo không vượt quá sai số giới hạn cho phép là fh=±0.3 (với n là số trạmmáy trong tuyến đo)

• Bước 2: Dẫn độ cao từ các mốc cơ sở vào các mốc đo lún của lưới quan trắc lún.

Mục đích của việc dẫn độ cao vào các mốc đo lún là để xác định độ cao thực tếcủa các mốc trong chu kì hiện tại Việc dẫn độ cao các mốc đo lún được thực hiệnbằng phương pháp do cao hình học chính xác cấp II Khi đo phải tạo thành các vòngkhép kín Sai số khép vòng không được vượt quá sai số giới hạn cho phép là fh=±0.5 (n

là số trạm máy trong tuyến đo cao) Số vòng khép càng nhiều thì càng có điều kiệnkiểm tra, kết cấu lưới càng tốt

Trình tự đo :

- Thao tác trên một trạm đo khi chỉ dùng một mia đo lún:

Đặt máy ở giữa hai điểm mia, chân máy đặt chắc chắn đảm bảo độ ổn định cao.Lắp máy vào ba chân, ốc vít vặn vừa chặt, dùng ba ôc cân điều chỉnh cho bọt thủy trònvào chính giữa tâm

Tiến hành bằng phương pháp kết hợp hai chiều đo đi, đo về hoặc một chiều đovới hai chiều cao máy đặt khác nhau:

- Chiều cao máy thứ nhất

+ Đọc số thang chính mia sau (Sc)

+ Đọc số thang phụ mia sau (Sp)

+ Đọc số thang mia trước (Tc)

+ Đọc số thang phụ mia trước (Tp)

- Sau khi thay đổi chiều cao máy (đo lặp)

+ Đọc số thang chính mia trước

+ Đọc số thang phụ mia trước

+ Đọc số thang chính mia sau

+ Đọc số thang phụ mia sau

Khi đo độ lún khu chung cư cao tầng, quá trình đo ngắm bắt đầu từ một mốc vàkết thúc cũng nên kết thúc ở mốc đó Cũng có thể kết thúc việc đo ngắm trên một mốckhác theo các đường đo khép kín hoặc đường đo nối vào các mốc chuẩn Số trạm máytrong tuyến đo treo được phép tối đa là hai Số trạm máy trong tuyến đo khép kín phảiđảm bảo độ chính xác cần thiết của giá trị độ lún nhận được

Chiều dài của tia ngắm không vượt quá 30m, chiều cao của tia ngắm so với mặtđất thay so với mặt trên của chướng ngại vật không nhỏ hơn 0,8m Trong trường hợpđặc biệt, khi đo dài và sử dụng mia khắc vạch có bề rộng 2mm, thì cho phép tăngchiều dài của tia ngắm đến 40m, còn khi đo trong các tầng hầm của các công trình cóchiều dài tia ngắm không vượt quá 15m thì chỉ được phép thực hiện việc đo ở độ caotia ngắm là 0,5m

Công việc đo ngắm chỉ được thực hiện trong điều kiện thuận lợi và hình ảnh củacác vạch khắc trên mia rõ ràng và ổn định

Trước khi bắt đầu thực hiện công việc đo ngắm 15 phút, cần đưa máy ra ngoàihòm để tiếp nhận nhiệt độ môi trường

Không nên đo vào thời gian khi mặt trời sắp mọc hoặc sắp lặn, khi hình ảnh daođộng, khi có gió mạnh từng hồi, nhiệt độ lên cao hoặc không đều

Chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau ∆D= │DS-DT│tối đa là0,4m với đo cao hình học cấp I và 1m với đo cao hình học cấp II

Mẫu ghi chép số đọc trên mia theo các chương trìnH

Chương trình 1 Chương trình 2Chiều cao máy lần 1 SC TC TP SP SC SP TC TP

Chiều cao máy lần 2 TC SC SP TP TC TP TP SP

Chênh cao một trạm đo theo phương pháp đo trên được xác định bằng cách:

- Chênh cao đo tính theo thang chính: hc = (SC) – (TC)

- Chênh cao tính theo thang phụ: hp = (SP) – (TP)

- Chênh cao trạm theo một chiều cao máy đo: h1

TD = Chênh cao trạm đo tính theo hai chiều cao máy: hTD =

Sơ đồ và chương trình đo được thống nhất cho tất cả các chu kì quan trắc Đồng

thời chỉ sử dụng một bộ máy móc, dụng cụ đo ổn định, cố gắng đo trong điều kiện tương tự nhau trong các nguồn sai số hệ thống với kết quả đo.

2.1.7 Thiết kế hạn sai tính theo sai số khép

Xác định sai số khép của tất cả các vòng khép trên sơ đồ Sai số khép cho phépcủa các vòng đo được xác định theo các công thức:

() = ±0.3 mm; Sai số trung phương đo cao trên một trạm máy là0.15mm/trạm đối với đo độ lún cấp I,

() = ±0.5 mm; Sai số trung phương đo cao trên một trạm máy là 0.25mm/trạm với đo độ lún cấp II

Trong công thức trên n là số trạm máy trong vòng đo khép kín Nếu sau số khépvòng đo của tất cả các vòng đo nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép thì tiến hành bìnhsai lưới Trong trường hợp sai số khép vòng vượt quá giá trị cho phép thì phải tiếnhành đo lại

2.2 Phương pháp đo đạc và đánh giá sơ bộ kết quả đo

Phương án đo đạc dùng phương pháp đo cao hình học

2.2.1.1 Đo độ lún tòa nhà bằng phương pháp đo cao hình học hạng I nhà nước.

Đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học hạng I nhà nước, được tiến hànhbằng phương pháp kết hợp đo hai chiều: đo đi và đo về, bằng máy đo có độ chính xáccao và máy tự động cân bằng loại Ni-004 của cộng hòa dân chủ Đức (cũ), máy NA2của Thụy Sĩ hoặc các máy đo độ chính xác tương đương

- Độ phóng đại của ống kính yêu cầu từ trở lên;

- Giá trị khoảng chia trên mặt ống thủy chuẩn dài không vượt quá /2mm;

- Giá trị vạch khắc vòng đọc số của bộ đo cực nhỏ 0.05mm và 0.10mm

Việc đo lún ở mỗi chu kỳ được thực hiện theo sơ đồ thiết kế từ trước, có thể sửdụng các sơ đồ đơn giản từ một đến hai tuyến đơn Đối với các máy mới nhận ở xưởng

về hoặc máy mới sửa chữa thì trước khi sử dụng đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ởtrong phòng và ngoài thực địa theo những tiêu chuẩn của quy phạm

Khi đo lún công trình bằng phương pháp đo cao hình học hạng I thì cần sử dụngmia có băng invar, trong đó có hai thang chia vạch, sự xê dịch của một vạch tươngđương ứng với vạch khắc là 2.5mm, chiều dài của mia là 1m 3m Trên mia phải cóống thủy tròn với giá trị khắc là 10 trên 2mm Giá trị khoảng chia của các vạch có thểlên 5mm hoặc 10mm Sai số khoảng chia 1m của tham số không vượt quá 0.10mm.Khi đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học hạng I ở miền núi thì sai số này

không được vượt quá 0.05mm Sai số khoảng chia dm của các tham số khi đo độ lúnhạng I không vượt quá

Trước khi bắt đầu công việc đo độ lún cần thiết phải kiểm tra mia nhằm đảm bảo

là mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số in trên mia rõ ràng, ống thủycủa mia phải hoàn hảo Trong quá trình đi đo ngoại nghiệp, người cầm mia cần phảichú ý một số những vấn đề sau đây:

- Để mia phải tuyệt đối sạch;

- Người cầm mia cần phải đặt mia trên điểm cao nhất của mốc, theo hiệu lệchcủa người đo Khi di chuyển cần phải cẩn thận nhẹ nhàng để mia không bị va đập;

- Mia và ống thủy tròn của mia phải được đặt thẳng đứng để giữ mia thẳng đứng khi đo Không được xê dịch mia trên điểm đặt trong thời gian đo;

- Khi làm việc trong điều kiện thiếu ánh sáng, trên mia phải gắn đèn chiếu sáng;

- Mia được dựng im trên mốc, người cầm mia đọc tên của mốc Không có hiệu lệnh của người đo, mia không được dời khỏi mốc Trong thời gian giải lao cần bảoquản mia không để va đập, chấn động, dựng mép mia vào tường, khi đo xong để miatrong phòng khô ráo và trong hòm riêng Trên một mốc đo trong các chu kỳ đo khácnhau chỉ nên sử dụng một mia

Trình tự thao tác trên một trạm đo gồm các công việc sau:

- Đặt chân máy: Chân máy thủy chuẩn đặt trên trạm khi đo phải được thăng bằng không được nghiêng lệch, hai chân của máy được đặt song song với đường đo, chânthứ 3 cắt ngang khi bên phải, khi bên trái, tất cả ba chân của máy phải ở trong nhữngđiều kiện giống nhau;

- Lắp máy vào chân bằng ốc nối: Cân bằng bọt thủy theo ống thủy gắn trên máy

Độ lệch của bọt thủy tối đa là hai vạch khắc của ống thủy

Chiều dài của tia ngắm không vượt quá 25m Chiều cao của tia ngắm so với mặtđất hay so với mặt trên của chướng ngại vật không được nhỏ hơn 0.8m Trong nhữngtrường hợp cá biệt khi đo trong các tầng hầm của công trình có chiều dài tia ngắmkhông vượt quá 15m thì được phép thực hiện ở độ cao tia ngắm 0.5m

Công việc đo ngắm chỉ được phép thực hiện trong những điều kiện thời tiếtthuận lợi và hình ảnh các vạch khắc trên mia rõ ràng ổn định

Chọn thời gian đo:

- Việc đo ngắm nên bắt đầu sau khi mặt trời mọc nửa giờ và kết thúc trước mặttrời lặn nửa giờ Không nên đo khi nhiệt độ không khí cao, gió mạnh từng hồi, bởi vìlúc này việc kẹp vạch và bắt mục tiêu là không chính xác;

- Trong khi đo phải sử dụng ô che máy, tránh tác động trực tiếp của tia nắng mặttrời dọi vào máy Khi chuyển từ nơi này sang nơi khác phải che máy bằng túi, baotrong làm bằng vật liệu mịn chuyên dụng

Chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau tối đa là 0.4m Tíchlũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau trong 1 tuyến đo(hoặc vòng khép kín) cho phép không vượt quá 2m Khoảng cách từ máy đến mia

được đo bằng máy đo khoảng cách hoặc bằng thước dây Việc bố trí khoảng cách từmáy đến mia trước và từ máy đến mia sau gần bằng nhau được thực hiện bằng thước

dây hoặc thước thép Khi góc i của máy đo có thể cho phép chênh lệch khoảng cách từ

máy đến mia trước và mia sau là 0.8m và tích lũy những chênh lệch khoảng cách trong

1 tuyến đo hoặc vòng khép kín là 4m

Trên mỗi trạm máy cần kiểm tra ngay công việc đo Việc kiểm tra này bao gồmcác công việc sau:

- Tính hiệu số đọc thang chính và thang phụ của mỗi mia Hiệu số của chúng phải

ở trong giới hạn của hai vạch thang (0.1mm) khi có sự khác biệt lớn, việc đo ngắmphải được làm lại;

- Tính các chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụ của mia trước và mia sau Sự khác biệt của các chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụkhông được lớn hơn 4 vạch chia của bộ đo cực nhỏ 0.2mm Khi có sự khác biệt lớn,việc đo ngắm phải được làm lại;

- Tính toán chênh cao: số khác biệt về chênh cao ở hai vị trí máy cho phép khôngvượt quá 0.20.3mm

Sau khi thực hiện 1 tuyến đo khép kín, cần phải tính sai số khép vòng đo Sai sốkhép vòng đo không được vượt quá sai số giới hạn cho phép là:

= 0.3(mm)

Trong đó:

n là số trạm máy trong tuyến đo cao khép kín

2.2.1.2 Đo độ lún tòa nhà bằng phương pháp đo cao hình học hạng II nhà nước.

Đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học hạng II được tiến hành bằng máy

đo cao loại: NAK2, Ni-004 và các máy có độ chính xác tương đương Có thể dùng cả loại máy đo cao tự động cân bẳng: K0Ni – 007

- Độ phóng đại ống kính của các máy đo cao yêu cầu từ ;

- Giá trị vạch khắc trên mặt ống nước dài không vượt quá /2mm;

- Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0.005 0.10mm

Việc đo cao được tiến hành theo các vòng đo bằng một máy thủy chuẩn Tất cảcác máy và dụng cụ dùng để đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học hạng II đềuphải được kiểm tra, kiểm nghiệm trong phòng và ngoài thực địa theo nội dung, theotiêu chuẩn trong quy phạm

Khi đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học hạng II cần dùng mia có bănginvar hoặc hai thang chia vạch Gía trị khoảng chia của các vạch trên mia có thể là5mm hoặc 10mm chiều dài của mia từ 1m 3m Sai số các khoảng chia 1m, 1dm vàtoàn chiều dài mia không vượt quá 0.20mm

Trình tự đo ngắm trên một trạm máy tương tự như trình tự của phương pháp đocao hình học hạng I

Khi đo độ lún tòa nhà, quá trình đo ngắm bắt đầu từ mốc và kết thúc cũng nêndừng lại tại mốc đó Cũng có thể kết thúc việc đo ngắm trên một mốc khác theo cácđường đo khép kín hoặc đường đo nối vào các mốc cơ sở Số trạm máy trong tuyến đo

treo được phép tối đa là 2 Số trạm máy trong tuyến đo khép kín phải đảm bảo độchính xác cần thiết của giá trị độ lún nhận được.

Chiều dài của tia ngắm không được vượt quá 30m, trong trường hợp cá biệt khi

đo dài và sử dụng mia khắc vạch có bề rộng là 2mm, thì cho phép tăng chiều dài của tia ngắm đến 40m, chiều cao tia ngắm phải đặt cách mặt đất tối thiểu là 0.5m

Sự chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau không vượt quá 1m.Tích lũy khoảng cách từ máy đến mia trong các tuyến đo hoặc một vòng đo khép kín

không được vượt quá 3m 4m Khi góc i của máy , có thể cho phép chênh

lệch khoảng cách từ máy đến mia là 2m và tích lũy chênh lệch khoảng cách từ máyđến mia trong một tuyến đo hoặc vòng đo khép kín không được vượt quá 8m

Việc đo độ lún phải được thực hiện trong điều kiện thuận lợi cho việc đo ngắmtheo quy tắc: tương tự như phương pháp đo cao hình học I

Nếu sử dụng các điểm chuyển tiếp khi đo độ lún công trình thì phải sử dụng các

“cóc” để đặt mia

Tại mỗi trạm máy cần kiểm tra ngay các kết quả đo ở ngoài thực địa

Công tác kiểm tra bao gồm:

- Tính hiệu số đọc của thang chính và thang phụ của mia Hiệu số này phải đượcphân biệt với số cố định không lớn hơn 3 cạnh chia của bộ đo cực nhỏ (0.15mm) Khi

có sự khác nhau lớn, việc đo tại trạm máy cần phải được thực hiện lại;

- Tính chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụ của mia trước và miasau Sự khác nhau của chênh cao nhân đôi với thang chính và thang phụ không đượclớn hơn 6 vạch chia của bộ đo cực nhỏ (0.3mm) Khi có sự chênh lệch lớn, công việc

đo ngắm cần phải được thực hiện lại;

- Tính toán chênh cao đo

- Sau khi thực hiện các tuyến đo khép kín, phải tính toán kiểm tra sai số khépvòng đo Sai số khép vòng đo không vượt quá sai số cho phép tính theo công thức: = 0.5(mm)

Trong đó: n là số trạm máy trong tuyến đo cao khép kín

2.2.2 Đánh giá sơ bộ kết quả đo

Việc xử lý số liệu quan trắc lún bắt đầu từ việc kiểm tra và đánh giá chất lượngkết quả đo ngoại nghiệp, bao gồm:

- Tính sai số trung phương của chênh cao trung bình trên mỗi trạm đo theo kếtquả đo đi và về:

= (2.11)Trong đó: – hiệu số của kết quả 2 lần đo;

n – số trạm đo

Hoặc theo sai số khép tuyến:

= (2.12)

Trong đó: : sai số khép tuyến hoặc vòng khép kín;

: số trạm máy trên tuyến;

N: số lượng tuyến

- Tính sai số trung phương chênh cao trên tuyến chiều dài 1km:

= (2.13)

2.3 Xử lý số liệu quan trắc lún

2.3.1 Tổng quan về xử lý số liệu quan trắc lún công trình

- Việc xử lý số liệu đo lún công trình được bắt đầu từ việc kiểm tra sổ đo ngoạinghiệp Các hạn sai giữa số đọc theo thang chính và theo thang phụ (đối với mia có haithang khắc vạch) hoặc giữa hai lần đọc số (đối với mia có một thang khắc vạch) Nếucác số liệu ghi trong sổ đo ngoại nghiệp không có sai sót thì tiến hành xác định chênhcao trung bình theo thang chính và thang phụ hoặc chênh cao trunh bình giữa hai lầnđọc số

- Vẽ sơ đồ các tuyến đo và ghi trên sơ đồ các số liệu sau:

+ Chênh cao trung bình tính được theo thang chính và thang phụ hoặc theo hai lần đọc số;

+ Số trạm máy trên tuyến đo;

+ Hướng của tuyến đo

- Xác định sai số khép của tất cả các vòng khép trên sơ đồ Sai số khép của các vòng đo được xác định theo bảng 2.2

- Việc bình sai các lưới thủy chuẩn đo độ lún công trình được thực hiện theo phương pháp bình sai chặt chẽ trên cơ sở của phương pháp số bình phương nhỏ nhất.Tùy theo điều kiện cụ thể có thể sử dụng một trong các phương pháp sau đây:

+ Phương pháp bình sai điều kiện;

+ Phương pháp bình sai gián tiếp;

+ Phương pháp vòng khép kín;

- Sau khi bình sai lưới phải lập bảng kê các mốc lún, độ cao và sai số xác định độcao của từng mốc

- Sau khi có ít nhất hai chu kì quan trắc có thể tính được độ lún của công trìnhtheo các công thức sau đây;

+ Độ lún tương đối của mốc thứ j trong chu kì đo thứ i được xác định theo công thức sau:

hji = Hji - Hji-1

+ Độ lún tổng cộng của mốc thứ j trong chu kì đo thứ i là:

Sji = Hji – Hj1

Trong đó:

Sji : là độ lún của mốc thứ j trong chu kì đo thứ i

Hji : là độ cao của mốc thứ j trong chu kì đo thứ i

Hji-1 : là độ cao của mốc thứ j trong chu kì đo về trước

Hj1 : là độ cao của mốc thứ j trong chu kì đo lần đầu tiên

- Sai số trung phương độ lún:

S S

n

=

= ∑

(2.14)Trong đó: n là số mốc lún được đo trên công trình

- Tốc độ lún của công trình trong chu kì đo độ lún thứ i được tính:

( )tb i

+ t là khoảng thời gian giữa chu kì kế trước và chu kì hiện tại (ngày)

- Sau mỗi chu kì đo độ lún cần lập bảng thống kê độ cao và độ lún tổng cộng củacác mốc trong chu kì hiện tại và độ lún tổng cộng của các mốc tính độ lún trung bìnhcủa công trình trong chu kì đang xét và độ lún tổng cộng của công trình và một sốnhận xét ngắn gọn

- Hiệu độ lún lớn nhất giữa 2 điểm trên công trình:

lệnh=Smax – Smin Trong đó: - Smax là độ lún lớn nhất

- Smin là độ lún nhỏ nhất

Biểu đồ lún thường được vẽ theo trục dọc và chục ngang của công trình dựa vàocác giá trị độ lún của các mốc theo các chu kì từ 2 đến n.

Biểu đồ lớn theo tải trọng và thời gian của các mốc đặc trưng được vẽ dựa vàogiá trị độ lún của các mốc có giá trị độ lún nhỏ nhất, độ lún lớn nhất và giá trị độ lúntrung bình của công trình theo các chu kì đo

2.3.2 Phân tích, đánh giá độ ổn định các mốc lưới khống chế cơ sở bằng phương pháp bình sai lưới tự do

• Độ ổn định các mốc lưới khống chế cơ sở tại thời điểm xử lý lưới có thể đượcphân tích một cách hiệu quả nhờ phương pháp mô hình toán học Theo đó quy trìnhtính toán như sau:

- b1 Chọn ẩn số: là độ cao bình sai của tất cả các điểm khống chế cơ sở

- b2 Chọn độ cao gần đúng: là độ cao đã bình sai trong chu kỳ trước của các điểm

- b3 Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh của các trị đo

Phương trình số hiệu chỉnh của trị đo thứ m trong lưới giữa 2 điểm I và k được biểu diễn dưới dạng tuyến tính (hình 2.9):

= δ - δ + , (2.16)i

k

hm

Hình 2.9 Chênh cao giữa 2 điểm i và k

Trong đó, như đã biết:

= ( - ) - là số hạng tự do

δvà δ là số hiệu chỉnh vào độ cao gần đúng điểm i và k

là trọng số của chênh cao tương ứng, tỉ lệ nghịch với sô trạm máy

Hệ phương trình viết dưới dạng ma trận:

V = AX + L

- b4 Lập hệ phương trình chuẩn:

RX + b = 0 Trong đó, ma trận hệ số R suy biến vì có det = 0

- b5 Lập điều kiện bổ sung:

= 0

Trong đó: = ( .) Các phần tử của vector C được chọn theo quy tắc:

= 0 nếu điểm cơ sở i không ổn định

= 1 nếu điểm cơ sở i ổn định

- b6 Tính ma trận nghịch đảo:

= + T (2.17)

- b7 Tính nghiệm: X = = b

- b8 Phân tích vector nghiệm:

So sánh các phần tử của vector nghiệm với tiêu chuẩn:

• Độ cao bình sai của các điểm:

Đối với các điểm ổn định sẽ giữ nguyên độ cao Với những điểm không ổn định

sẽ hiệu chỉnh lượng chuyển dịch tương ứng

+ Sai số trung phương trọng số đơn vị:

µ = ± (2.19)+ Sai số trung phương của hàm các ẩn số:

- Bước 2: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh

Hệ phương trình số hiệu chỉnh có dạng tổng quát:

V= A.H + L (2.21)Đối với công tác ước tính lưới, không cần quan tâm đến số hạng tự do trong cả

hệ phương trình số hiệu chỉnh và hệ phương trình chuẩn

- Bước 3: Lập hệ phương trình chuẩn

Hệ phương trình chuẩn có dạng:

(ATPA) H + ATPL = 0 (2.22)Hay:

R.H + b = 0 (2.23)

Vì lưới tự do nên các cột của ma trận A có một cột phụ thuộc vì vậy hệ phươngtrình chuẩn (2.18) có del(R) = 0, hệ có vô số nghiệm Muốn giải được cần có thêm cácđiều kiện ràng buộc ẩn số có dạng:

CT H = 0

C1 H1 + C2 H2 + ….+ Cn Hn = 0 (2.24)Det(R) = #0, R không suy biến, hệ có nghiệm

- Bước 4: Tính ma trận nghịch đảo

R-1 = (2.25)Nếu cần tính nghiệm ta xác định theo công thức:

h = - R~.b

Trong đó R~ là ma trận giả nghịch đảo

Tính ma trận giả nghịch đảo R~ có công thức:

R~ = (R + C.P0.CT)-1 - TT.P0-1.T (2.26)Với:

TT = B(CTB)-1

(2.27)

B = ( 1 1 1 … n) n=1 (n là số điểm)

- Bước 5: Đánh giá độ chính xác kết quả đo

Sai số trung phương đơn vị trọng số:

µ = m2Hj  + m2Hj−1 (2.28)Sai số trung phương độ cao của một điểm:

Qi là trọng số đảo điểm I là phần tử nằm trong đường chéo chính của

ma trận nghịch đảo R~

2.5 Bình sai lưới khống chế cơ sở và lưới quan trắc lún

2.5.1 Bình sai lưới khống chế cơ sở

Với số liệu đo trực tiếp tại mỗi chu kỳ, lưới cơ sở được bình sai theo phương pháp bình sai lưới tự do, có thể tóm tắt gồm các bước sau:

Tại chu kỳ đầu tiên, lưới cơ sở được bình sai như một lưới thông thường với sốliệu gốc tối thiểu

Từ chu kỳ thứ hai trở đi, lưới khống chế cơ sở được bình sai như một lưới tự do.Nếu lấy độ cao bình sai của chu kỳ trước làm độ cao gần đúng của chu kỳ sau thì sốgia ẩn số tính được chính là độ lún của chu kỳ đang tính sao với chu kỳ trước nó

Để bình sai lưới khống chế cơ sở theo phương pháp bình sai lưới tự do thì việcxác định ma trận định vị C là quan trọng nhất

• Bước 1: Coi tất cả các điểm đều ổn định, khi đó ;

• Bước 2: Tiến hành bình sai lưới;

• Bước 3: Tìm ra điểm i có độ lún lớn nhất , so sánh độ lún đó với tiêu

chuẩn đánh giá độ ổn định

- Nếu thì gán C = 0 và quay lại bước 2

- Nếu thì dừng lại.

Thực chất bài toán bình sai của lưới cơ sở theo phương pháp bình sai lưới tự do

là vị trí lưới theo các điểm ổn định

2.5.2 Bình sai lưới quan trắc

Sau mỗi chu kỳ quan trắc, khi đã phân tích tìm ra mốc ổn định và hiệu chỉnh vàonhững mốc kém ổn định của lưới cơ sở, sẽ bình sai lưới quan trắc Lưới quan trắc lúnphải được tính toán bình sai chặt chẽ Kết quả xử lý số liệu lưới quan trắc lún là độ caocác mốc quan trắc lún Trình tự các bước có thể tóm tắt như sau:

p là tổng số điểm của lưới;

là số điểm có độ cao biết trước

Sau khi xác định số lượng các ẩn số vửa đủ và độc lập, ta thường chọn ẩn số là trịbình sai độ cao mốc Dựa vào các điểm đã biết độ cao ta xác định được trị gần đúngcủa các ẩn số

- Bước 2: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh của trị đo có dạng ma trận:

L x A

V = δ + (2.30)Trong đó:

Trong đó: C là hằng số tuỳ chọn và n là số trạm đo

- Bước 4: Lập hệ phương trình chuẩn:

(P.A)δx + P.L = 0 (2.31) Hay viết gọn theo công thức:

R.δx + b = 0 (2.32)

- Bước 5: Giải hệ phương trình chuẩn:

δx = b (2.33)

- Bước 6: Tính nghiệm:

= + δx (2.34)

- Bước 7: Đánh giá độ chính xác:

+ Tính sai số trung phương trọng số đơn vị:

= (2.34)+ Sai số trung phương độ cao:

= µ (2.35)+ Sai số trung phương của hiệu độ cao:

= µ (2.36)

2.6 Dự báo lún

Có thể dự báo lún theo 2 cách:

 Cách 1: Theo lý thuyết cơ học nền móng thì độ lún công trình ở thời điểm t có

thể được dự tính theo công thức:

= (1 - ) (2.37)Trong đó: là độ lún toàn phần của công trình

α là hệ số nén tương đối toàn phần của công trình

Các kết quả đo lún được sử dụng để xác định tham số và α Nếu đã tiến hành nchu kỳ quan trắc lún (n > 2) thì hai thông số trên được xác định theo phương pháp bìnhphương nhỏ nhất, tức [] = min

Khai triển hàm chuỗi và giữ lại đến số hạng bậc nhất:

= + ∆α + ∆ (2.38)Trong đó: ∆α = α -

Từ đó tính: α = + ∆α

= +

Khi α ≥ 6 công trình được coi là ổn định và ngừng đo lún

Đồ thị biểu diễn độ lún tuyệt đối và tốc độ lún theo thời gian có dạng như sau:

, , … , - hệ số của đa thức

t - khoảng thời gian giữa các chu kỳ

Nếu bậc của đa thức đã được xác định thì hệ số được xác định theo phương phápbình phương nhỏ nhất

Nếu bậc của đa thức đã được xác định đồng thời với việc xác định các hệ số thìbài toán được giải theo phương pháp nhích dần

Đa thức nào sử dụng để tính mà có [] = min thì ta sử dụng phương pháp đó để dựđoán lún

Trong phương pháp dự báo lún theo hàm đa thức việc xác định số bậc đa thức taphải lần lượt lập các đa thức với số bậc tăng từ 0 đến (k-2) Điều này rất phức tạp vìvậy trong thực tế người ta thường dự báo độ lún theo hàm số mũ

2.7 Lập báo cáo kết quả đo

Khi kết thúc một giai đoạn đo độ lún, ví dụ kết thúc phần móng hoặc kết thúcmột giai đoạn thử tải cần lập báo cáo giai đoạn Khi kết thúc quá trình đo độ lún dohết hạn hợp đồng hoặc công trình đã vào giai đoạn tắt lún một cách rõ rệt, cần lập báocáo kết quả đo độ lún theo các nội dung sau đây:

- Phần I: nội dung công việc và biện pháp thực hiện;

- Phần II: các kết quả đo và xác định độ lún;

- Phần III: kết luận và kiến nghị

Trong phần nội dung công việc và biện pháp thực hiện cần nêu rõ các điểm sau đây:

- Mục đích, yêu cầu nhiệm vụ của công tác đo độ lún;

- Giới thiệu đặc điểm về vị trí địa hình, đặc điểm về kĩ thuật của khu vực đo độ lún;

- Đặc điểm về hình dạng, kích thước, loại nền móng, kết cấu kiến trúc …và

những đặc điểm về hiện trạng công trình;

- Xây dựng hệ thống mốc chuẩn và mốc đo độ lún có sơ đồ bố trí các mốc chuẩn

và mốc đo độ lún trên công trình (kèm theo mặt bằng tầng một);

- Phương pháp và dụng cụ đo, độ chính xác yêu cầu và số lượng chu kì đo, tiến

độ thực hiện công việc;

- Phương pháp bình sai Và đánh giá độ chính xác kết quả đo độ lún

Trong phần các kết quả đo và xác định độ lún cần phải thể hiện đầy đủ các nộidung sau:

- Các kết quả đo đạc và bình sai mạng lưới độ cao và tính toán độ lún của các chu

kì đo;

- Bảng tổng hợp về độ cao sau bình sai của các mốc theo các chu kì;

- Bảng tổng hợp về độ lún và tốc độ lún của các mốc theo các chu kì;

- Độ lún trung bình và tốc độ lún trung bình của công trình;

- Điểm có độ lún lớn nhất (A) và điểm có độ lún nhỏ nhất (B), độ lún lệch lớnnhất giữa hai điểm A Và B;

- Độ nghiêng của nền công trình trên hướng AB;

- Độ cong tuyệt đối và độ cong tương đối theo trục công trình;

- Biểu đồ lún theo trục ngang, trục dọc của công trình theo (hình 2.5):

Hình 2.11 Biểu đồ lún theo trục dọc công trình [8]

- Biểu đồ lún theo tải trọng và thời gian của các mốc đo lún :

Hình 2.12 Biểu đồ lún theo thời gian của các mốc đặc trưng[8]

- Bình đồ lún công trình trong thời gian đo :

Hình 2.13 Biểu đồ lún của công trình (chu kỳ n so với chu kỳ 1)[8]